Come calcolare la pressione totale all'equilibrio

tramite: O2O
Difficoltà: media
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Introduzione

La pressione totale all'equilibrio non è altro che la somma delle pressioni parziali all'equilibrio di tutte le sostanze presenti nella reazione. Bisogna, quindi, calcolare le concentrazioni molari all'equilibrio di ogni sostanza coinvolta nella reazione, applicare l'equazione di stato dei gas per calcolare le pressioni parziali all'equilibrio e, infine, sommarle per ottenere la pressione totale all'equilibrio dell'intero sistema. Ecco come calcolare la pressione totale all'equilibrio.

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Occorrente

  • Nozioni basilari sulla pressione parziale, l'equazione di stato dei gas e l'equilibrio chimico.
  • Saper costruire la "tabella delle concentrazioni".
  • Sapere cosa sono le moli dissociate.
  • Tener presente che il valore della costante dei gas è R= 0.0821 L*atm/K*moli.
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Per trovare la pressione totale presente all'equilibrio bisogna conoscere: l a reazione bilanciata, il valore della costante di equilibrio, le quantità iniziali di ogni specie espresse in termini (molarità o pressione parziale) e la direzione in cui la reazione procede per stabilire l’equilibrio. A questo punto, si procede secondo i seguenti passaggi: si scrive l’espressione dell’equilibrio relativa alla reazione, si controlla che le quantità siano espresse in unità di misura congrue, si determina la direzione della reazione calcolando il coefficiente di reazione se essa non è determinata in modo evidente, si costruisce una tabella ICE (Initial Change Equilibrium) e si determinano le quantità delle specie all'equilibrio in termini di una sola incognita. Si sostituiscono tali quantità nell'espressione della costante di equilibrio e si risolve rispetto all'incognita. Si calcolano le concentrazioni di ciascuna specie all'equilibrio tenendo conto delle concentrazioni iniziali e delle variazioni.

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Ad esempio, per calcolare le pressioni parziali di tutte le specie all'equilibrio se 2.00 atm di SO3, 0.150 atm di SO2, 0.200 atm di NO2 e 1.50 atm di NO vengono poste in un contenitore alla temperatura di 460 °C sapendo che la costante di equilibrio Kp è 85.0, la reazione è la seguente: SO2(g) + NO2 (g) ⇌ NO (g) + SO3 (g). Scriviamo l’espressione dell’equilibrio relativa alla reazione: Kp = P (NO) P (SO3) / P (SO2) P (NO2) = 85.0. Poiché viene usata Kp, non è necessario fare alcuna conversione dal momento che le unità di misura sono appropriate. Dato che sono presenti all’inizio sia i reagenti che i prodotti bisogna calcolare il coefficiente di reazione per prevedere il quale direzione si sposta l’equilibrio: Q = (2.00)(1.50)/ (0.150)(0.200) = 100. Poiché Q > Kp la reazione procederà da destra a sinistra.

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Sostituiamo tali quantità nell'espressione della costante di equilibrio e risolviamo rispetto a x: 85.0 = (1.50-x)(2.00-x)/ (0.150+x)(0.200+x). Si ottiene: x = 0.013 atm. Calcoliamo le pressioni di ciascuna specie all'equilibrio, tenendo conto delle concentrazioni iniziali e delle variazioni: P (SO2) = 0.150 + x = 0.150 + 0.013 = 0.163 atmP (NO2) = 0.200 + x = 0.200 + 0.013 = 0.213 atmP (NO) = 1.50 – x = 1.50 – 0.013 = 1.49 atmP (SO3) = 2.00 – x = 2.00 – 0.013 = 1.99 atm.

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Consigli

Non dimenticare mai:
  • Per un più rapido svolgimento dell'esercizio, ti consiglio di sostituire, nell'equazione di stato dei gas, il rapporto tra le moli e il volume con la concentrazione molare già calcolata.
  • Approfondisci alcuni argomenti importanti con i link riportati di seguito.
  • Si utilizza la dissociazione solo se la temperatura è molto alta (vicino ai 1000 K)

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